黄色ブドウ球菌2成分溶血毒素の形成するヘテロヘプタマー膜孔超分子の構造解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15590380
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 冨田 敏夫 東北大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (00126129)
• 研究分担者: 神尾 好是 東北大学, 大学院・農学研究科, 教授 (00109175)
• キーワード: 黄色ブドウ球菌 / γヘモリジン / 二成分性溶血毒素 / 膜孔 / 分子構築 / 立体構造 / 電子顕微鏡 / 分子配列

研究概要

黄色ブドウ球菌γヘモリジンはHlg1(34kDa)とHlg2(32kDa)から成る二成分性溶血毒素である。我々は、γヘモリジンの二成分がヒト赤血球膜上で内径3nm、外径9nmのリング状毒素複合体を形成し、この毒素複合体が実効内径約2nmの膜孔として作動し、溶血を引き起こすことを明らかとした。さらに、高精細なネガテイブ電子顕微鏡像および生化学的な解析結果から、膜孔複合体はヘテロヘプタマーであり、二成分はモル比3:4および4:3で交互に配列していると推定した。本研究では、膜孔複合体中の分子配列を可視化するために、nanogoldでラベルしたグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)を融合させたGST融合Hlg1(またはGST融合Hlg2)とwild typeのHlg2(またはwild typeのHlg1)から成る膜孔複合体を赤血球膜上で形成させ、電子顕微鏡で観察する。現在、GST分子内の4個のシステイン残基のうち3個をアラニンに置換し、1分子につき1個のnanogold粒子でラベルしたGST融合毒素を作成中である。また、本毒素複合体は2成分を3:4、4:3で含むために、X線結晶回折による3次構造の解明は困難であると予測されるため、電子顕微鏡によるリング状構造体の3次構造の解明を試みた。その結果、複合体は直径約3nmの細長いモノマー分子が平行に並び、複合体の高さ約10nm、横幅約9nmの構造をしていることが判明した。様々な角度から撮影した電子顕微鏡像から、γヘモリジンの膜孔複合体は黄色ブドウ球菌の1成分性溶血毒素αヘモリジンに近似した立体構造を有することが推定された。

研究成果

• [文献書誌] Ito, Y., Tomita, T., Roy, N., Sugawara-Tomita, N., Abe, N., Kamio, Y.: "Cloning, expression, and cell-surface localization of Paenibacillus sp.W-61 xylanase 5, a multidomain xylanase"Appl.Environ.Microbiol.. 69・12. 6969-6978 (2003)
• [文献書誌] Sawada, H., Umedo, M., Kawase, T., Baba, M., Tomita, T.: "Sythesis and properties of fluoroalkyl end-capped sulfobetaine polymers"J.Appl.Polym.Sci.. 92. 1144-1153 (2004)
• [文献書誌] Sawada, H., Kawase, T., Inaba, Y., Baba, M., Tomita, T.: "Synthesis of fluoroalkyl end-capped oligomers containing pendant phosphinic acid and phosphonic acid segments"International J.Polymeric Mater.. (in press). (2004)